11319. В треугольнике
ABC
угол
C
вдвое больше угла
A
и сторона
AC
вдвое больше стороны
BC
. Найдите углы этого треугольника.
Ответ.
30^{\circ}
.
60^{\circ}
,
90^{\circ}
.
Решение. Первый способ. Обозначим
BC=a
,
AC=b
,
AB=c
,
\angle BAC=\alpha
. Тогда
AC=2a
и
\angle ACB=2\alpha
. Пусть
CD
— биссектриса треугольника
ABC
. Тогда (см. задачу 1509)
BD=\frac{ac}{a+b}=\frac{ac}{3a}=\frac{c}{3}.

Кроме того,
\angle BCD=\angle ACD=\frac{1}{2}\angle ACB=\alpha,

поэтому треугольник
ADC
равнобедренный,
CD=AD=c-\frac{c}{3}=\frac{2}{3}c,

а треугольник
CBD
подобен треугольнику
ABC
по двум углам. Значит,
\frac{CD}{AC}=\frac{BC}{AB},~\mbox{или}~\frac{\frac{2}{3}c}{2a}=\frac{a}{c},

Откуда
AB=c=a\sqrt{3}
. Тогда
BC^{2}+AB^{2}=a^{2}+3a^{2}=4a^{2}=AC^{2}.

Следовательно, треугольник
ABC
прямоугольный (см. задачу 1972) с прямым углом при вершине
B
и углами
30^{\circ}
и
60^{\circ}
при вершинах
A
и
C
соответственно.
Второй способ. Обозначим
BC=a
,
AC=b
,
AB=c
,
\angle BAC=\alpha
. Тогда
AC=2a
и
\angle ACB=2\alpha
. По теореме синусов
\frac{BC}{\sin\angle A}=\frac{AC}{\sin\angle ABC}~\Leftrightarrow~\frac{a}{\sin\alpha}=\frac{2a}{\sin(180^{\circ}-3\alpha)}~\Leftrightarrow~\frac{1}{\sin\alpha}=\frac{2}{\sin3\alpha}~\Leftrightarrow~

~\Leftrightarrow~\sin3\alpha=2\sin\alpha~\Leftrightarrow~\sin\alpha(3-4\sin^{2}\alpha)=2\sin\alpha.

При этом
\sin\alpha\ne0
, поэтому
3-4\sin^{2}\alpha=2
, или
|\sin\alpha|=\frac{1}{2}
, а так как
\alpha
— острый угол (как не самый большой угол треугольника
ABC
), то
\alpha=30^{\circ}
. Тогда
\angle C=2\alpha=60^{\circ}
, а
\angle B=90^{\circ}
.